ZYNQ基於DMA的串口傳圖

来源:https://www.cnblogs.com/Lclone/archive/2023/03/17/17226244.html
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小梅哥的這個ZYNQ開發板上的DDR3位於PS側,PL側想要使用DDR3作為緩存的話,得通過HP介面來與PS側的DDR3控制進行通信。 本次實驗在小梅哥OV5640工程的基礎上,通過修改VDMA的S2MM端的模塊而來的。 將VMDA的幀緩存區設為1,關閉幀同步的功能後,其實和DMA差不多。 一、需要 ...


小梅哥的這個ZYNQ開發板上的DDR3位於PS側,PL側想要使用DDR3作為緩存的話,得通過HP介面來與PS側的DDR3控制進行通信。
image
本次實驗在小梅哥OV5640工程的基礎上,通過修改VDMA的S2MM端的模塊而來的。
將VMDA的幀緩存區設為1,關閉幀同步的功能後,其實和DMA差不多。

一、需要自定義的ip核

這裡列出的為自己寫的IP核。小梅哥的工程里還用到了其它的自定義的IP核,這裡就不列出了。

1、串口接收圖像數據模塊

該模塊調用了之前寫的串口8位接收模塊,詳情可點擊查看。
此外,本模塊還調用16位寬、深度為1024的帶數據計數的普通FIFO核
該模塊主要的思想就是將接收到的兩個8位的數據拼接位1個16位的數據並存入FIFO中,
當存入的數據達到LINE_LENGTH(800)的時候,在收到從介面的準備信號時一次性寫入VMDA中,再通過VMDA將數據寫到DDR3中。
此外該模塊在應用的時候要封裝成帶AXI4_Stream 介面的IP核,具體封裝過程可網上找教程。

`timescale 1ns / 1ps
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Company: GDUT
// Engineer: Lclone
// 
// Create Date: 2023/02/07 20:38:34
// Design Name: 
// Module Name: Img_Rx
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


module Img_Rx
#   (parameter RX_BAUD = 115200,
     parameter CLK_FQC = 50_000_000,
     parameter LINE_LENGTH = 800)
    (
     input             Uart_Rx,
     //---------------------------
     input             m_clk,
     input             m_axis_aresetn,
     output     [15:0] m_axis_tdata,
     output reg        m_axis_tlast,
     input             m_axis_tready,
     output reg        m_axis_tvalid
    );
    
    wire [7:0]  Uart_Data;
    wire        Rx_done;
    reg         Rx_done_r;
    reg         Rx_done_cnt;
    
    reg  [15:0] Uart_Data_16;
    
    wire [9:0]  fifo_data_count;
    reg  [9:0]  out_data_count;
    
    reg         m_axis_tvalid_r;
    reg  [18:0] cnt_1ms;
    
    always @(posedge m_clk) Rx_done_r <= Rx_done;
    always @(posedge m_clk) m_axis_tvalid <= m_axis_tvalid_r;
    
    always @(posedge m_clk or negedge m_axis_aresetn) begin
        if(m_axis_aresetn == 0)
            Uart_Data_16 <= 0;
        else if(Rx_done == 1)
            Uart_Data_16 <= {Uart_Data_16[7:0],Uart_Data};
    end
    
    always @(posedge m_clk or negedge m_axis_aresetn) begin
        if(m_axis_aresetn == 0)
            Rx_done_cnt <= 0;
        else if(Rx_done == 1)
            Rx_done_cnt <= Rx_done_cnt + 1'b1;
        else
            Rx_done_cnt <= Rx_done_cnt;
    end
    
    always @(posedge m_clk or negedge m_axis_aresetn) begin
        if(m_axis_aresetn == 0)
            m_axis_tvalid_r <= 0;
        else if(m_axis_tready == 1 & fifo_data_count >= LINE_LENGTH)
            m_axis_tvalid_r <= 1'b1;
        else if(fifo_data_count <= 1)
            m_axis_tvalid_r <= 0;
        else
            m_axis_tvalid_r <= m_axis_tvalid_r;
    end
    
    always @(posedge m_clk or negedge m_axis_aresetn) begin
        if(m_axis_aresetn == 0)
            out_data_count <= 0;
        else if(out_data_count == LINE_LENGTH - 1)
            out_data_count <= 0;
        else if(m_axis_tvalid_r & m_axis_tready)
            out_data_count <= out_data_count + 1'b1;
        else
            out_data_count <= out_data_count;
    end
    
    always @(posedge m_clk or negedge m_axis_aresetn) begin
        if(m_axis_aresetn == 0)
            m_axis_tlast <= 0;
        else if(out_data_count == LINE_LENGTH - 1)
            m_axis_tlast <= 1;
        else
            m_axis_tlast <= 0;
    end
    
   always @(posedge m_clk or negedge m_axis_aresetn) begin
        if(m_axis_aresetn == 0)
            cnt_1ms <= 0;
        else if(cnt_1ms == 500000 - 1)
            cnt_1ms <= 0;
        else
            cnt_1ms <= cnt_1ms + 1'b1;
    end 
    
    uart_byte_rx 
  # (
        .RX_BAUD   (RX_BAUD),
        .CLK_FQC   (CLK_FQC))
    uart_byte_rx_inst
    (
        .Clk        (m_clk),
        .Rst_n      (m_axis_aresetn),
        .Uart_rx    (Uart_Rx),
        .Data       (Uart_Data),
        .Rx_done    (Rx_done)
    );
    
    fifo_generator_0  fifo_generator_0_inst (
        .clk(m_clk),                             // input wire clk
        .srst(~m_axis_aresetn),                  // input wire srst
        .din(Uart_Data_16),                      // input wire [15 : 0] din
        .wr_en(~Rx_done_cnt & Rx_done_r),        // input wire wr_en
        .rd_en(m_axis_tvalid_r & m_axis_tready), // input wire rd_en
        .dout(m_axis_tdata),                     // output wire [15 : 0] dout
        .full(),                                 // output wire full
        .empty(),                                // output wire empty
        .data_count(fifo_data_count)             // output wire [9 : 0] data_count
);
endmodule

2、模塊模擬

(1)模擬激勵

`timescale 1ns / 1ps

module rx_img_test();
    
reg clk_50m;
initial clk_50m <= 1;
always #10 clk_50m <= ~clk_50m;

reg rst_n;
initial begin
    rst_n <= 0;
    #200
    rst_n <= 1;
end
   
wire [15:0] m_axis_tdata;
wire        m_axis_tlast;
wire        m_axis_tready;
wire        m_axis_tvalid;

wire [15:0] out_axis_tdata;
wire        out_axis_tlast;
wire        out_axis_tready;
wire        out_axis_tvalid;

reg         Uart_Rx;
reg  [ 7:0] Uart_Data;

Img_Rx #(
    .RX_BAUD(2_000_000),
    .CLK_FQC(100_000_000),
    .LINE_LENGTH(16)
) 
Img_Rx_inst (
  .Uart_Rx(Uart_Rx),                // input wire Uart_Rx
  .m_clk(clk_50m),                    // input wire m_clk
  .m_axis_aresetn(rst_n),  // input wire m_axis_aresetn
  .m_axis_tdata(m_axis_tdata),      // output wire [15 : 0] m_axis_tdata
  .m_axis_tlast(m_axis_tlast),      // output wire m_axis_tlast
  .m_axis_tready(m_axis_tready),    // input wire m_axis_tready
  .m_axis_tvalid(m_axis_tvalid)    // output wire m_axis_tvalid
);
    
axis_data_fifo_0 axis_data_fifo_0_inst (
  .s_axis_aresetn(rst_n),  // input wire s_axis_aresetn
  .s_axis_aclk(clk_50m),        // input wire s_axis_aclk
  .s_axis_tvalid(m_axis_tvalid),    // input wire s_axis_tvalid
  .s_axis_tready(m_axis_tready),    // output wire s_axis_tready
  .s_axis_tdata(m_axis_tdata),      // input wire [15 : 0] s_axis_tdata
  .s_axis_tlast(m_axis_tlast),      // input wire s_axis_tlast
  .m_axis_tvalid(out_axis_tvalid),    // output wire m_axis_tvalid
  .m_axis_tready(out_axis_tready),    // input wire m_axis_tready
  .m_axis_tdata(out_axis_tdata),      // output wire [15 : 0] m_axis_tdata
  .m_axis_tlast(out_axis_tlast)      // output wire m_axis_tlast
);

initial begin
    Uart_Rx <= 1;
    Uart_Data <= 0;
    #200
    repeat (256) begin
        data_deliver(Uart_Data);
        Uart_Data = Uart_Data + 1;
    end
    $stop;
end

task data_deliver;
        input [7:0]	test_data;
        begin
            Uart_Rx <= 1'b0;
            #1000             
            Uart_Rx <= test_data[0];
            #1000             
            Uart_Rx <= test_data[1];
            #1000           
            Uart_Rx <= test_data[2];
            #1000          
            Uart_Rx <= test_data[3];
            #1000         
            Uart_Rx <= test_data[4];
            #1000          
            Uart_Rx <= test_data[5];
            #1000         
            Uart_Rx <= test_data[6];
            #1000         
            Uart_Rx <= test_data[7];
            #1000           
            Uart_Rx <= 1'b1;
            #1000;
        end
endtask

assign out_axis_tready = 1;

endmodule

(2)模擬結果

image
可見該模塊能夠正確地將16個兩位元組的數據正確的輸出,併在最後一個數據的位置基於一個tlast信號。

二、工程修改

 
打開小梅哥的ACZ7020的OV5640_LCD工程,然後將紅框部分的模塊刪除,加入自定義的串口接收圖像數據模塊。
image
image
 
並修改下列IP核的參數
將頻率修改為如下:
image
 
將幀緩存區設為1
image
 
Fsync Options選擇None,關掉幀同步功能
image
 
在約束文件中,加入串口的管腳約束
image
 
在SDK中,將OV5640的初始化函數刪除,將PS_IIC和OV5640庫刪除
image
 
同時也將PS_IIC和OV5640庫的路徑刪除掉
image
然後就可以下載程式到開發板上了

三、上板驗證

將程式下載進開發板,然後打開img2lcd軟體,讀取一個800*480大小的BMP文件,並按如下設置:
image
然後在輸出的文件中進行修改
刪除首行
image
刪除末尾符號
image
使用軟體的查找替換功能,將所有的0X刪掉,並將","換為空格符,然後使用行操作裡面的行合併去除掉每一行末尾的回車符。最後就得到傳輸的圖像數據:
image
 
打開友善串口調試助手,將圖像數據複製進去,打開串口埠,設置好波特率,然後發送,確保TX發送了768000個位元組,否則圖像會錯位;確保底下綠色的字顯示的波特率為115200,否則數據無法正確傳輸。
image
 
傳輸數據後,發現圖像能夠正確顯示在LCD上
image
實驗成功。
本隨筆還有許多小細節沒有給出,如果遇到問題,可以評論詢問。


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